粗顆粒土的滲透及滲透變形試驗(yàn)

1、.粗顆粒土的滲透及滲透變形試驗(yàn)一、 試驗(yàn)?zāi)康谋驹囼?yàn)的目的是測(cè)定粗顆粒土在滲流水通過(guò)時(shí),試樣的滲透系數(shù)和細(xì)顆粒隨滲流逐漸流失的臨界坡降(管涌)及土體整體浮動(dòng)時(shí)的破壞坡降(流土)。 本試驗(yàn)適用于擾動(dòng)的粗顆粒土試樣和原狀粗顆粒土試樣。二、 試驗(yàn)原理在雙對(duì)數(shù)紙上，以滲透坡降i為縱坐標(biāo)，滲透速度v為橫坐標(biāo)，繪制滲透坡降與滲流速度關(guān)系曲線（LgiLgv曲線），如圖2.0.1圖2.0.1 LgiLgv曲線當(dāng)LgiLgv關(guān)系曲線的斜率開始變化，并觀察到細(xì)顆粒開始跳動(dòng)或被水流帶出時(shí)，認(rèn)為該試樣達(dá)到了臨界坡降ik其值為：ik=i2+i12式中 i2開始出現(xiàn)管涌時(shí)的坡降i1開始出現(xiàn)管涌前一級(jí)的坡降三、 試驗(yàn)設(shè)備及試

2、驗(yàn)操作1.儀器設(shè)備（1）垂直滲透變形儀：包括儀器筒、頂蓋、底座、透水板及支架。（2）供水設(shè)備：供水箱、提升架、橡皮管、供水箱設(shè)置溢流堰，能保持常水頭。（3）加荷設(shè)備：活塞桿、加荷框架、加荷杠桿和百分表支架。（4）量測(cè)設(shè)備：測(cè)壓管、量筒、秒表、溫度計(jì)、百分表和測(cè)壓裝置。（5）其他設(shè)備：擊錘（或振動(dòng)器）、臺(tái)秤、天平及標(biāo)準(zhǔn)篩等。2.操作步驟（1）將下進(jìn)水口與供水管相連接，使儀器充水，檢查儀器的各部件是否堵塞及漏水等。檢查完畢后，降低供水箱，使水箱中水位與下透水板的下沿齊平。取去頂蓋，放入孔徑5mm的下透水板，并鋪以同樣直徑的濾網(wǎng)，以免細(xì)料漏失。沿儀器壁和濾網(wǎng)之間的接觸縫隙涂一圈油泥或橡皮泥。開啟全部

3、測(cè)壓孔，使之處于排氣狀態(tài)。（2）擾動(dòng)試樣制備從風(fēng)干、松散的土樣中，取具有代表性土樣，進(jìn)行顆粒分析試驗(yàn)，確定試樣的顆粒級(jí)配，并繪制顆粒級(jí)配曲線。根據(jù)試驗(yàn)土樣粒徑，按儀器內(nèi)徑應(yīng)大于試樣粒徑d85的5倍選擇儀器。當(dāng)常規(guī)試驗(yàn)的儀器內(nèi)徑不能滿足要求時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)加工大直徑的滲透變形儀。或根據(jù)試樣情況，亦可對(duì)最大允許粒徑以上的粗顆粒按SL237-053-1999規(guī)程3.1.3的規(guī)定加以處理。根據(jù)需要控制的干密度及試樣高度，按下列公式計(jì)算試樣質(zhì)量：md=dr2h式中 md試驗(yàn)需要的干土質(zhì)量，g；d需控制的干密度,g/cm3；r儀器筒身半徑，cm；h試樣高度，cm。稱取試樣后，為減少粗細(xì)顆粒分離現(xiàn)象，保證試樣的均

4、勻性，應(yīng)當(dāng)分層裝試樣，且每層的級(jí)配應(yīng)相同，還可酌加相當(dāng)于試樣質(zhì)量1%2%的水分，拌和均勻后再進(jìn)行裝樣。將稱好的試樣均勻分層裝入儀器中,用擊實(shí)錘(對(duì)于風(fēng)化石渣或易擊碎之土料可采用振動(dòng)加密法)擊實(shí)。達(dá)到要求的密度試樣總厚度：砂土不小于10cm細(xì)礫石不小于15cm；中粗礫石為2025cm；卵石不應(yīng)小于d85的35倍，以包括試樣中最大顆粒為度。裝填分層厚度：砂土一般為23cm；砂礫石及砂卵石為d85的1.52.5倍。（3）原狀試樣制備取樣位置。應(yīng)選擇有代表性地層和滲流流態(tài)條件的不同部位，如防滲墻底部、壩基內(nèi)部段、水流出逸段、抗?jié)B強(qiáng)度較低處等部位取樣。在取樣地點(diǎn)。首先挖一尺寸大于試樣尺寸的土柱，除去土樣

5、表面的擾動(dòng)土，再用削土工具小心地慢慢地將土樣削至所要求尺寸（圓形）。環(huán)繞土柱底四周的水平土面上鋪墊一層砂，并使墊砂平整。套上筒身，筒身與試樣周圍間隙大致相等，埋設(shè)中間測(cè)壓管，間距10cm左右，然后在試樣周圍澆注膨脹快凝水泥砂漿（配合比：水灰比0.65、灰砂比1：1，摻20%生石膏、20%氯化鈣、0.005%鋁粉），澆好養(yǎng)護(hù)。待砂漿有一定強(qiáng)度后（一般24h），小心地切斷土柱，然后連同筒身運(yùn)至室內(nèi)。將試樣削平，在試樣下端放置下透水板及斜透水板。接上下進(jìn)水口，并與供水管連接。（4）試樣裝好后，測(cè)量試樣的實(shí)際厚度，然后采用熱水飽和法進(jìn)行飽和，即在供水箱內(nèi)貯存熱水，使水位略高于試樣底面位置再緩慢地提升水

6、箱，每次提升1cm， 待水箱水位與試樣中水位相等，并停10min后，再提升水箱，隨著供水箱上升，讓水由儀器底部向上滲入，使試樣緩慢飽和，以完全排除試樣中的空氣。與此同時(shí)，隨著水位上升，應(yīng)接通相應(yīng)的測(cè)壓管。（若試驗(yàn)用自來(lái)水，應(yīng)至少貯存一天曝氣后再用來(lái)作試驗(yàn)用水，以減少水中氣體的離析）。為減少試驗(yàn)過(guò)程中由于試驗(yàn)用水分離出的氣泡堵塞試樣孔隙，影響試驗(yàn)準(zhǔn)確度，力求使試驗(yàn)用水的溫度等于或高于室溫或采用其他排氣措施。（5）根據(jù)工程要求，如需要在試驗(yàn)過(guò)程中在試樣頂面施加荷載，則利用加荷設(shè)備，通過(guò)活塞及上透水板對(duì)試樣施加荷載。（6）試驗(yàn)時(shí)，選擇初始滲透坡降及滲透坡降遞增值，應(yīng)先根據(jù)細(xì)粒含量大致判別試樣滲透變形

7、的破壞形式。如為管涌破壞，則滲透坡降初始值及遞增值要小一些。如為流土破壞，則滲透坡降初始值及遞增值應(yīng)大一些。其原則是既要測(cè)得試樣臨發(fā)生變形前的坡降 又能準(zhǔn)確地測(cè)得臨界坡降。（7）提升供水箱，使供水箱的水面高出滲透容器的溢水口（上進(jìn)水口），保持常水頭差， 形成初始滲透坡降。（8）對(duì)管涌土，加第一級(jí)水頭時(shí)，初始滲透坡降可為0.020.03，然后一般可按0.05、0.1、0.15、0.2、0.3、0.4、0.5、0.7、1.0、1.5、2.0、等坡降遞增。但在接近臨界坡降時(shí)，滲透坡降遞增值應(yīng)酌量減小。對(duì)于非管涌土，初始滲透坡降可適當(dāng)提高，滲透坡降遞增值應(yīng)適當(dāng)放大。（9）每次升高水頭30min至1h后

8、，測(cè)記測(cè)壓管水位，并用量筒測(cè)讀滲水量3次。每次測(cè)讀間隔時(shí)間一般為1020min。同時(shí)測(cè)讀水溫、室溫。對(duì)非管涌土，測(cè)讀間隔時(shí)間可適當(dāng)延長(zhǎng)。仔細(xì)觀察試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象，如水的渾濁程度、冒氣泡、細(xì)顆粒的跳動(dòng)、移動(dòng)或被水流帶出、土體懸浮、滲流量及測(cè)壓管水位的變化等，并描述記于記錄中。（10）如果連續(xù)4次測(cè)得的水位及滲水量基本穩(wěn)定，又無(wú)異常現(xiàn)象，即可提升至下一級(jí)水頭。（11）對(duì)于每級(jí)滲透坡降，均按（9）的規(guī)定重復(fù)進(jìn)行直至試驗(yàn)破壞。當(dāng)水頭不能再繼續(xù)增加時(shí)，即可結(jié)束試驗(yàn)。四、 試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理1. 按下列兩式計(jì)算試樣的干密度和孔隙率。（1）干密度：（2）孔隙率： 土粒比重GS應(yīng)為粗細(xì)顆?；旌媳戎?，既：2.按下式計(jì)算滲透坡降：3.按下式計(jì)算滲透流速：4.按下式計(jì)算滲透系數(shù)：5. 在雙對(duì)數(shù)紙上，以滲透坡降i為縱坐標(biāo)，滲透速度v為